Các phương pháp đo nồng độ khí thải sử dụng máy đo khí

Hiện nay có nhiều phương pháp đo nồng độ khí : O₂, CO và CO₂ để kiểm soát quá trình cháy và khí thải ô nhiễm trong không khí như SO₂, NO_x, khói bụi để kiểm soát khi thải ra môi trường.

Các máy đo khí, thiết bị phân tích khói thải, hay phương pháp xác định lưu lượng và hàm ẩm của khí thải, những thông số cần thiết để tính tổng lượng phát thải từ nhà máy cũng được giải thích.

Phương pháp sử dụng máy đo khí : O₂, CO, CO₂ trong khí thải để kiểm soát quá trình cháy của nhiên liệu, than đá, khi cháy chúng tạo ra CO₂ và H₂O. Khi quá trình cháy nhiên liệu xảy ra trong điều kiện thiếu oxy, nồng độ CO trong khí thải cao. Để quá trình cháy có hiệu quả, cần cấp đủ O₂ để nhiên liệu cháy hoàn toàn. Do đó, quan trắc O₂, CO và CO₂ trong khí thải có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát hiệu quả của quá trình cháy. Phương pháp quan trắc O₂, CO và CO₂ được trình bày ở dưới đây.

Phương pháp đo khí thải hóa học : có 2 loại phương pháp hóa học thường dùng là Orsat và Fyrite.

Có nhiều loại thiết bị đo khí O₂, CO₂ và CO trên thị trường.

Có 2 cách đo khí thường được sử dụng:

Cách thứ nhất là tách một phần khí để đưa vào thiết bị đo thông qua đầu hút lấy mẫu

Cách thứ hai là đo trực tiếp trong ống hút khí.

Loại thiết bị đo khí (O₂, CO₂ và CO), nguyên lý và các các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo.
Khi lựa chọn thiết bị đo khí, người sử dụng nên cung cấp thông tin về những yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả đo có trong khí thải, nhiệt độ khí thải cũng như điều kiện tại khu vực nhà máy cho nhà cung cấp để họ có thể đánh giá mức độ phù hợp của thiết bị với điều kiện đo.

Bảng Thiết bị đo (O₂, CO₂ và CO), nguyên lý và các các yếu tố ảnh hưởng

Phương pháp	Thông số	Nguyên lý	Yếu tố ảnh hưởng
Đo thông qua mẫu hút (Extractive measurement)
Phương pháp thuận từ (Paramagnetic)	O₂	Đồng hồ đo oxy kiểu điện từ là đồng hồ đo liên tục nồng độ O₂ sử dụng lực hút sinh ra khi phân tử O₂ là chất thuận từ bị từ hóa trong từ trường.	Có thể bỏ qua ảnh hưởng của NO
Phương pháp điện hóa (Electrochemical)	O₂, CO	Phương pháp ZrO₂ (chỉ dùng cho O₂): Được dùng để đo lượng O₂ dư trong khí thải bằng sensor ZrO₂. Sensor này được cấu tạo bởi một miếng ZrO₂ có trộn thêm vi lượng Y. Hai mặt của miếng ZrO₂ này được phủ bởi màng platin mỏng và rỗng. Khí đó, sensor này là một pin điện, với ZrO₂ đóng vai trò là chất điện ly rắn, và điện áp của nó là một một hàm của nồng độ oxy trong khí thải.	Phương pháp ZrO₂: CO và CH₄, phản ứng dễ dàng với O₂ ở nhiệt độ cao, sẽ gây ảnh hưởng. Bên cạnh đó SO₂ cao sẽ gây ăn mòn thiết bị.
		Phương pháp pin điện hóa: Quá trình oxy hóa hoặc khử các phân tử của một chất khí trên điện cực sẽ tạo ra dòng điện có cường độ tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của khí đó.	Phương pháp pin điện hóa: phản ứng oxi hóa - khử của SO₂ và CO₂ sẽ ảnh hưởng đến phép đo.
Phương pháp phổ hồng ngoại không phân tán (NDIR)	CO CO₂	Phương pháp quang phổ hồng ngoại không phân tán dựa trên nguyên lý các khí khác nhau sẽ hấp thụ bức xạ hồng ngoại tại các bước sóng khác nhau.	Do ưu điểm là dễ sử dụng, phương pháp này rất phổ biến hiện nay. Hàm ẩm là một yếu tố ảnh hưởng đến phép đo nên phải được loại bỏ trước khi đo.
Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier transform infrared spectroscopy FTIR)	CO CO₂	Bức xạ hồng ngoại từ thiết bị (tạo) giao thoa được chiếu vào buồng đo. Phổ hấp thụ hồng ngoại của CO₂ và CO được phân tích (chuyển hóa) thành chuỗi Furrier và được chuẩn hóa để nhận được giá trị nồng độ. Phân tích nhiều chất có thể được thực hiện đồng thời.	Phương pháp này rất phổ biến hiện nay. Hàm ẩm là một yếu tố ảnh hưởng đến phép đo nên phải được loại bỏ trước khi đo.
Đo trực tiếp trong ống hút khí thải (In situ measurement)
Phân tích laser có	CO	Tia UV hoặc IR được chiếu qua ống dẫn	Việc hiệu chuẩn định kỳ

Phương pháp	Thông số	Nguyên lý	Yếu tố ảnh hưởng
thể điều chỉnh TLS (Tunable laser analyser)	CO₂ O₂	khí và sự hấp thụ ở bước sóng ứng với chất khí cần đo sẽ xảy ra.	là cần thiết và khí chuẩn được sử dụng để thực hiện công việc này.
			Trường hợp nồng độ bụi trong khí thải cao, phương pháp này không sử dụng được.

Khoảng đo khí của một số phương pháp

Phương pháp phân tích khí	Khoảng đo
Phương pháp thuận từ (paramagnetic), TLS	O₂：0~5%、0~10%、0~25%
Phương pháp điện hóa	Phương pháp ZrO₂：O₂:0~5%, 0~10%, 0~25% Phương pháp pin điện hóa: CO：Từ 0~200 ppm đến 0~2%
NDIR FTIR TLS	CO: Từ 0~50 ppm đến 0-5% CO₂: 0-25％

Cách bảo dưỡng thiết bị đo khí

Việc bảo dưỡng các thiết bị đo khí hàng ngày hoặc định kỳ nên được thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Các bộ lọc bụi phải được thay định kỳ tùy thuộc vào mức độ bụi tại vị trí lấy mẫu đo. Trong quá trình thay bộ lọc, hộp chứa lọc bụi phải được vệ sinh sạch sẽ. Một điều rất quan trọng là việc hiệu chỉnh của các thiết bị phân tích cần được thực hiện tại điểm không (0) hoặc điểm khí chuẩn (span gas) một cách định kỳ.

Điểm không “0” và điểm khí chuẩn nên được thực hiện trong cùng điều kiện lưu lượng và áp suất, sử dụng cùng đầu lấy mẫu của thiết bị hoặc theo chỉ dẫn của nhà sản xuất.

Quy trình hiệu chuẩn nên thực hiện như sau:

Cung cấp không khí vào thiết bị và đặt không “0”;

Cung cấp khí chuẩn và điều chỉnh thiết bị thích hợp

Cung cấp không khí vào trong thiết bị một lần nữa và kiểm tra số liệu trên thiết bị chuyển về không “0”.

Lặp lại bước , nếu giá trị đọc được không trở về không “0”.

Khí nitơ được sử dụng làm khí không “0”. Nồng độ khí trong khoảng 70%~90% sẽ được sử dụng cho khí chuẩn.

Các phương pháp đo nồng độ khí thải sử dụng máy đo khí

Các phương pháp đo nồng độ khí thải sử dụng máy đo khí

Có nhiều loại thiết bị đo khí O2, CO2 và CO trên thị trường.

Bảng Thiết bị đo (O2, CO2 và CO), nguyên lý và các các yếu tố ảnh hưởng

Cách bảo dưỡng thiết bị đo khí

Có nhiều loại thiết bị đo khí O₂, CO₂ và CO trên thị trường.

Bảng Thiết bị đo (O₂, CO₂ và CO), nguyên lý và các các yếu tố ảnh hưởng